RU2547667C1

RU2547667C1 - Vtol aircraft

Info

Publication number: RU2547667C1
Application number: RU2013144784/11A
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Шарыпов; Юрий Валерьевич Шарыпов
Original assignee: Валерий Николаевич Шарыпов
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2013-10-04
Publication date: 2015-04-10
Also published as: RU2013144784A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to aircraft engineering, particularly, to VTOL aircraft. This aircraft consists of fuselage (2), power plant, lifting mechanism, two turbojets (8), tail blower (12) with variable-pitch blades, undercarriage and cargo transportation suspensions. Lifting mechanism comprises structure composed by frames (1) whereto secured are four double-tee different-diameter rings (38, 39, 40, 41) to support wheels (47) and carriages (43, 44). Said carriages support outer blades (25) and inner blades (24). Outer blades are coupled via larger-diameter drum (17) with metal strips (23) while inner blades (24) are coupled via metal strips (22) with smaller-diameter drum (16). Drums (16, 17) share common shaft. Note here that torque is transmitted to drums (16, 17) via reduction gearbox (11) from engine (3). Outer blades (25) can run toward inner blades (24).

EFFECT: decreased vibration, higher reliability.

8 dwg

Description

Описание изобретенияDescription of the invention

1. Область техники, к которой относится изобретение1. The technical field to which the invention relates.

Изобретение «Летательный аппарат вертикального взлета» относится к авиационной технике, в частности к летательным аппаратам тяжелее воздуха, аэродинамического принципа действия.The invention "Aircraft vertical take-off" relates to aircraft, in particular to aircraft heavier than air, the aerodynamic principle of action.

2. Уровень техники2. The level of technology

Существуют патенты «Вертолет» [Ивчин В.А., Назаров Н.А., Овчинников В.И., Шацкий Г.Ю., Якубов В.К., патент РФ №2246426 от 21.07.2003 г. на изобретение «Вертолет», RU 2246426 по заявке №2003122951], «Вертолет», который имеет соосную конструкцию подъемных винтов [Михеев С.В., Губарев Б.А., Вагис В.П., патент РФ №2263607 от 01.04.2004 г. на изобретение «Вертолет», RU 2263607 по заявке №2004109706], но подъемным механизмом этих «Вертолетов» являются винты, а в данном изобретении «Летательный аппарат вертикального взлета» подъемным механизмом являются лопатки.There are “Helicopter” patents [Ivchin V.A., Nazarov N.A., Ovchinnikov V.I., Shatsky G.Yu., Yakubov V.K., RF patent No. 2246426 dated July 21, 2003 for the invention of “Helicopter” ", RU 2246426 according to the application No. 2003122951]," Helicopter ", which has a coaxial design of the lifting screws [Mikheev S.V., Gubarev B.A., Vagis V.P., RF patent No. 2263607 dated 01.04.2004, on invention "Helicopter", RU 2263607 according to the application No. 2004109706], but the lifting mechanism of these "Helicopters" are screws, and in this invention "Aircraft of vertical take-off" the lifting mechanism are the blades.

3. Раскрытие изобретения3. Disclosure of invention

Технический результат применения летательного аппарата вертикального взлета состоит:The technical result of using an aircraft of vertical take-off is:

1) в полном устранении вибрации аппарата;1) in the complete elimination of vibration of the apparatus;

2) в конструкции действует статическая нагрузка, что является повышением надежности летательного аппарата (у вертолета во время полета вся конструкция держится на вращающемся валу, на котором закреплены лопасти подъемного винта, а в изобретении «Летательного аппарата вертикального взлета» подъемная сила вращающихся лопаток, действует на двутавровые кольца, которые крепятся к фермам, а фермы приварены к центральной трубе, к которой крепится кабина;2) the design is subject to a static load, which increases the reliability of the aircraft (during the flight, the whole structure of the helicopter is held on a rotating shaft, on which the blades of the lifting screw are mounted, and in the invention of the “Vertical Take-Off Aircraft” the lifting force of the rotating blades acts on I-rings, which are attached to the trusses, and trusses are welded to the central pipe, to which the cab is attached;

3) в место трех шарниров, удерживающих лопасти винта вертолета, в конструкции «Летательного аппарата вертикального взлета» для удержания лопаток применяются металлические полосы.3) in place of the three hinges holding the rotor blades of the helicopter, metal strips are used to hold the blades in the design of the "Vertical Take-Off Aircraft".

«Летательный аппарат вертикального взлета», состоящий из фюзеляжа (кабины) 2, силовой установки, подъемного механизма, двух турбовинтовых двигателей 8, хвостового вентилятора 12 (фиг. 1, фиг. 2) с изменяющимся положением лопаток, шасси, подвески, для транспортировки груза, отличается тем, что подъемный механизм состоит из конструкции, изготовленной из ферм 1, к которой крепятся четыре двутавровых кольца различных диаметров 38, 39, 40, 41 (фиг. 4, вид снизу), которые служат опорой колес 47 кареток 43, 44 (фиг. 3, фиг. 4, фиг. 7); каретки поддерживают внешние лопатки 25 и внутренние лопатки 24, на которых они закреплены, внешние лопатки 25 с помощью металлических полос 23 соединяются с барабаном 17 большего диаметра (фиг. 4, фиг. 5), внутренние лопатки 24 с помощью металлических полос 22 соединяются с барабаном 16 меньшего диаметра; барабаны 16, 17 имеют общий центр вращения: на барабаны 16, 17 через редуктор 11 от двигателей 3 передается момент вращения; применяются внешние лопатки 25 и внутренние лопатки 24, находящиеся ближе к центру вращения, чем внешние; внешние лопатки 25 имеют возможность вращаться навстречу внутренним лопаткам 24; «летательный аппарат вертикального взлета» имеет возможность взлетать вертикально вверх (фиг. 1 - фиг. 8)."Aircraft of vertical take-off", consisting of a fuselage (cabin) 2, a power plant, a lifting mechanism, two turboprop engines 8, a tail fan 12 (Fig. 1, Fig. 2) with a variable position of the blades, landing gear, suspension, for transporting cargo , characterized in that the lifting mechanism consists of a structure made of trusses 1, to which four I-rings of various diameters 38, 39, 40, 41 are attached (Fig. 4, bottom view), which support the wheels of 47 carriages 43, 44 ( Fig. 3, Fig. 4, Fig. 7); the carriages support the outer vanes 25 and the inner vanes 24 on which they are fixed, the outer vanes 25 are connected to the drum 17 with a larger diameter using metal strips 23 (Fig. 4, Fig. 5), the inner vanes 24 are connected to the drum using metal strips 22 16 smaller diameter; the drums 16, 17 have a common center of rotation: the moment of rotation is transmitted to the drums 16, 17 through the gearbox 11 from the engines 3; external blades 25 and internal blades 24 are used, which are closer to the center of rotation than the external ones; the outer blades 25 are able to rotate towards the inner blades 24; "Aircraft vertical take-off" has the ability to take off vertically upwards (Fig. 1 - Fig. 8).

4. Краткое описание чертежей4. Brief Description of the Drawings

На фиг. 1 показан общий вид «летательного аппарата вертикального взлета» спереди и сбоку. Кабина (фюзеляж) 2 с помощью кронштейнов соединена с несущей балкой 4, к которой крепится центральная труба 14. К центральной трубе 14 приварены фермы 1 в количестве 12 шт. К центральной трубе 14 приварена вспомогательная труба 50, которая служит для усиления конструкции ферм 1 через трубу 51. К центральной балке 4 присоединены двигатели 3 силовой установки. К кабине 2 присоединены турбовинтовые двигатели 8 в количестве 2 шт. К кабине 2 присоединены трубы 13 для удержания хвостового вентилятора 12. К кабине 2 присоединены червячные редукторы 9 в количестве 2 шт., которые с помощью тяг 10 изменяют угол наклона подъемного механизма по отношению к кабине 2. Показаны внешние лопатки 25 и внутренние лопатки 24 подъемного механизма.In FIG. 1 shows a general view of a vertical take-off aircraft from the front and the side. The cabin (fuselage) 2 is connected with brackets to the supporting beam 4, to which the central pipe 14 is attached. To the central pipe 14, trusses 1 are welded in an amount of 12 pcs. An auxiliary pipe 50 is welded to the central pipe 14, which serves to strengthen the structure of the trusses 1 through the pipe 51. Engines 3 of the power unit are connected to the central beam 4. 2 turboprop engines 8 are connected to the cab 2. Pipes 13 are attached to cab 2 to hold the tail fan 12. To cab 2 are attached worm gears 9 in the amount of 2 pcs., Which, using rods 10, change the angle of inclination of the lifting mechanism with respect to cab 2. External vanes 25 and internal vanes 24 of the elevator are shown mechanism.

На фиг. 2 показан вид сверху «летательного аппарата вертикального взлета». Дополнительно (к фиг. 1) показаны двутавровые кольца 38, 39, 40, 41, трубы 52, 53 для удержания лопаток на определенном расстоянии, трубы 54 между фермами 1.In FIG. 2 shows a top view of a “vertical take-off aircraft”. Additionally (to Fig. 1), I-rings 38, 39, 40, 41, pipes 52, 53 for holding the blades at a certain distance, pipes 54 between the trusses 1 are shown.

На фиг. 3 показаны внешняя лопатка 25, каретки 43, 44, колеса 47 кареток; дополнительные трубы 57, на которых закреплены двутавровые кольца 38, 39. К двутавровому кольцу 38 напротив каждой фермы 1 приварены кронштейны 55, которые удерживают кольцо 56. Показаны внутренняя лопатка 24, каретки 43, 44, колеса 47 кареток. Показаны двутавровые кольца 40, 41. К нижней полке двутаврового кольца 39 приварено кольцо 42. К каретке 44 внешней лопатки 25 присоединена металлическая полоса 23. К каретке 44 внутренней лопатки 24 присоединена металлическая полоса 22. Ферма 1 состоит из сваренных между собой труб 5.In FIG. 3 shows the outer blade 25, carriages 43, 44, wheels 47 of the carriages; additional pipes 57, on which the I-rings 38, 39 are fixed. Brackets 55 are welded to the I-ring 38 opposite each truss 1, which hold the ring 56. The inner blade 24, carriages 43, 44, wheels 47 of the carriages are shown. I-rings 40, 41 are shown. A ring 42 is welded to the lower flange of the I-ring 39. A metal strip 23 is connected to the carriage 44 of the outer blade 25. A metal strip 22 is connected to the carriage 44 of the inner blade 24. The truss 1 consists of pipes 5 welded together.

На фиг. 4 (вид снизу) показаны внешние лопатки 25 и внутренние лопатки 24, Показаны двутавровые кольца 38, 39, 40, 41. Металлические полосы 23, 22. Показана труба 54, соединяющая фермы. Показаны колеса 47 кареток 43, 44 (см. описание фиг. 3) внешних лопаток 25 и внутренних лопаток 24.In FIG. 4 (bottom view), the outer vanes 25 and the inner vanes 24 are shown. The I-rings 38, 39, 40, 41 are shown. Metal bands 23, 22. A pipe 54 is shown connecting the trusses. The wheels 47 of the carriages 43, 44 (see the description of FIG. 3) of the outer blades 25 and the inner blades 24 are shown.

На фиг. 5 показаны центральная труба 14, барабаны 16, 17, фиксирующие кольца 20, 21, 29. На барабаны 16, 17 посажены зубчатые колеса 27, 28. К барабану 16 приварен первый диск 18. На барабан 16 напрессован второй диск 18 для удержания металлических полос 22. Полосы удерживаются с помощью вставок 26. К барабану 17 приварен первый диск 19. На барабан 17 напрессован второй диск 19 для удержания металлических полос 23. Полосы удерживаются с помощью вставок 26.In FIG. 5 shows the central tube 14, the drums 16, 17, the retaining rings 20, 21, 29. The gears 27, 28 are mounted on the drums 16, 17. The first disk 18 is welded to the drum 16. The second disk 18 is pressed onto the drum 16 to hold the metal strips 22. The bands are held by inserts 26. A first disk 19 is welded to the drum 17. A second disk 19 is pressed onto the drum 17 to hold the metal strips 23. The bands are held by the inserts 26.

На фиг. 6 показана центральная труба 14, на которой закреплена втулка 7 с помощью вставок 15. К втулке 7 приварены уголки 6. Показана часть редуктора 11: коническая шестерня 30 в зацеплении с коническим зубчатым колесом 31, которое закреплено на валу 32; на валу 32 посажена ведущая шестерня 33, которая находится в зацеплении с зубчатым колесом 28 барабана 17; на валу 32 посажена шестерня 34, которая находится в зацеплении с промежуточной шестерней 35 вала 36; на валу 36 посажена ведущая шестерня 37, которая находится в зацеплении с зубчатым колесом 27 барабана 16.In FIG. 6 shows the central tube 14, on which the sleeve 7 is fixed using inserts 15. Angles 6 are welded to the sleeve 7. A part of the reducer 11 is shown: the bevel gear 30 meshed with the bevel gear 31, which is fixed to the shaft 32; a drive gear 33 is set on the shaft 32, which is engaged with the gear 28 of the drum 17; a gear 34 is set on the shaft 32, which is engaged with the intermediate gear 35 of the shaft 36; a drive gear 37 is set on the shaft 36, which is meshed with the gear 27 of the drum 16.

На фиг. 7 показано колесо 47 с ободом и ступицей. Показано сечение 49 резинового кольца. Показана часть каретки 43. Показана ось 46 колеса 47.In FIG. 7 shows a wheel 47 with a rim and a hub. A cross section of 49 rubber rings is shown. A part of the carriage 43 is shown. An axis 46 of the wheel 47 is shown.

На фиг. 8 показано основание каретки 44 и положение внешних и внутренних лопастей относительно кареток.In FIG. 8 shows the base of the carriage 44 and the position of the outer and inner blades relative to the carriages.

5. Осуществление изобретения5. The implementation of the invention

«Летательный аппарат вертикального взлета» состоит из следующих основных частей: системы ферм 1 в количестве 12 шт., внешних лопаток 25, в количестве 12 шт., вращающихся по часовой стрелке, если смотреть на аппарат сверху, внутренних лопаток 24 в количестве 12 шт., вращающихся против часовой стрелки, силовой установки, кабины 2 для пилота и пассажиров (фюзеляжа), шасси и подвески для транспортировки тяжелых грузов.A vertical take-off aircraft consists of the following main parts: truss system 1 in the amount of 12 pcs., External blades 25, in the amount of 12 pcs., Rotating clockwise when viewed from the top, internal blades 24 in the amount of 12 pcs. rotating counterclockwise, power plant, cockpit 2 for the pilot and passengers (fuselage), landing gear and suspension for transporting heavy loads.

Фермы 1 в количестве 12 шт. расположены по радиусам установки, как показано на Фиг. 1 и Фиг. 2.Farm 1 in the amount of 12 pcs. located along the radii of the installation, as shown in FIG. 1 and FIG. 2.

Нижняя труба фермы длиной 7,2 м, верхняя труба длиной 6,5 м, высота - 1 м.The lower pipe of the farm is 7.2 m long, the upper pipe is 6.5 m long, and the height is 1 m.

На Фиг. 1 показан вид аппарата спереди и с левого боку, а на Фиг. 2 показан вид сверху.In FIG. 1 shows a front view of the apparatus and from the left side, and FIG. 2 shows a top view.

Фермы 1 изготовлены из труб 5, Фиг. 3, наружный диаметр 0,04, внутренний диаметр 0,02. Материал - магниевые сплавы.The trusses 1 are made of pipes 5, FIG. 3, the outer diameter of 0.04, the inner diameter of 0.02. Material - magnesium alloys.

Фюзеляж 2, или кабина, служит для размещения пилота и пассажиров. В нижней части фюзеляжа установлена емкость для топлива. Ширина кабины 2 м, длина 4 м, высота 2,5 м.The fuselage 2, or cockpit, is used to accommodate the pilot and passengers. At the bottom of the fuselage is a fuel tank. Cabin width 2 m, length 4 m, height 2.5 m.

Двигатели 3 силовой установки крепятся к несущей балке 4. Длина балки 4 равна 2,2 м. Балка изготовлена из неравнобоких уголков 6, номер профиля 4,5/2,8, которые приварены к втулке 7, материал - магниевые сплавы. Фиг. 6.The engines 3 of the power unit are attached to the supporting beam 4. The length of the beam 4 is 2.2 m. The beam is made of unequal corners 6, the profile number is 4.5 / 2.8, which are welded to the sleeve 7, the material is magnesium alloys. FIG. 6.

Турбовинтовые двигатели 8 предназначены для движения в полете аппарата вперед. Мощность одного двигателя примерно 200 кВт.Turboprop engines 8 are designed to move forward in flight. The power of one engine is approximately 200 kW.

Червячные редукторы 9, Фиг. 1 и Фиг. 2, служат для того, чтобы изменять угол наклона системы ферм 1 относительно кабины 2, изменение угла наклона происходит с помощью тяг 10. Вращение редуктора 9 получают через муфту от главного редуктора 11.Worm gearboxes 9, FIG. 1 and FIG. 2, serve to change the angle of inclination of the truss system 1 relative to the cab 2, the angle of inclination is changed using rods 10. The gearbox 9 is rotated through the clutch from the main gearbox 11.

Вентилятор 12, Фиг. 1 и Фиг. 2, с изменяющимся углом положения лопаток служит для поворотов аппарата в пространстве. Вентилятор 12 с помощью труб 13 крепится к кабине. Вентилятор 12 приводится во вращение от редуктора 11.Fan 12, FIG. 1 and FIG. 2, with a varying angle of the position of the blades serves to rotate the apparatus in space. The fan 12 with the help of pipes 13 is attached to the cabin. The fan 12 is driven by a gearbox 11.

Трубы 5 ферм 1 приварены к несущей трубе 14, Фиг. 1 и Фиг. 5.The pipes 5 of the trusses 1 are welded to the support pipe 14, FIG. 1 and FIG. 5.

Наружный диаметр труб 0,04 м, внутренний 0,02 м.The outer diameter of the pipes is 0.04 m, the inner 0.02 m.

Несущая труба 14 изготовлена из магниевых сплавов повышенной прочности. Наружный диаметр 0,12 м, внутренний диаметр 0,06 м, длина трубы 2,22 м.The support tube 14 is made of high strength magnesium alloys. The outer diameter is 0.12 m, the inner diameter is 0.06 m, the pipe length is 2.22 m.

На нижнюю часть трубы 14 напрессована втулка 7, Фиг. 6, которая удерживается двумя запрессованными стальными вставками 15.A sleeve 7 is pressed onto the lower part of the pipe 14, FIG. 6, which is held by two pressed steel inserts 15.

Диаметр вставок 15 равен 0,05 м, длина 0,26 м. Они удерживаются с помощью пружинных колец, которые располагаются на концах вставок 15.The diameter of the inserts 15 is 0.05 m, the length is 0.26 m. They are held by means of spring rings, which are located at the ends of the inserts 15.

Наружный диаметр втулки 7 равен 0,18 м, внутренний диаметр 0,12 м, высота 0,26 м. Втулка 7 изготовлена из магниевых сплавов.The outer diameter of the sleeve 7 is 0.18 m, the inner diameter of 0.12 m, the height of 0.26 m. The sleeve 7 is made of magnesium alloys.

К балке 4 крепится редуктор 11. Вращающий момент от двигателей 3, которые закреплены на балке 4, через редуктор 11 передается барабанам 16 и 17, Фиг. 5 и Фиг. 6.The gearbox 11 is attached to the beam 4. The torque from the motors 3, which are mounted on the beam 4, is transmitted to the drums 16 and 17 through the gearbox 11, FIG. 5 and FIG. 6.

Наружный диаметр барабана 16 равен 0,2 м, внутренний диаметр 0,168 м, длина 0,548 м. Барабан вращается на двух специальных подшипниках, наружный диаметр которых 0,176 м, внутренний - 0,12 м.The outer diameter of the drum 16 is 0.2 m, the inner diameter is 0.168 m, the length is 0.548 m. The drum rotates on two special bearings, the outer diameter of which is 0.176 m, the inner - 0.12 m.

Подшипники на несущей трубе 14 фиксируются с помощью колец 20, которые с помощью стопорных болтов, в количестве 3 шт. М8 крепятся к трубе 14. В сечении колец квадрат со стороной 0,02 м. Наружный диаметр барабана 17 равен 0,28 м, внутренний диаметр 0,248 м, длина барабана 0,2 м. Барабан 17 вращается на двух специальных подшипниках, наружный диаметр которых 0,256 м, внутренний - 0,2 м.Bearings on the supporting tube 14 are fixed using rings 20, which with the help of locking bolts, in the amount of 3 pcs. M8 are attached to the pipe 14. In the section of the rings, a square with a side of 0.02 m. The outer diameter of the drum 17 is 0.28 m, the inner diameter of 0.248 m, the length of the drum is 0.2 m. The drum 17 rotates on two special bearings, the outer diameter of which 0.256 m, internal - 0.2 m.

Подшипники фиксируются на барабане 16 с помощью колец 21, которые с помощью стопорных болтов М8 крепятся к барабану 16.The bearings are fixed on the drum 16 with the help of rings 21, which are attached to the drum 16 using the locking bolts M8.

Барабаны 16, 17 изготовлены из магниевых сплавов.Drums 16, 17 are made of magnesium alloys.

Вращающий момент от барабанов 16 и 17 с помощью дисков 18 и 19, полос 22 и 23 передается лопаткам 24 и 25, Фиг. 3, Фиг. 4, Фиг. 5. На Фиг. 4 показан вид снизу. Толщина полосы 0,02 м, ширина верхней части 0,06 м, нижней - 0,05 м.The torque from the drums 16 and 17 with the help of discs 18 and 19, bands 22 and 23 is transmitted to the blades 24 and 25, FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5. In FIG. 4 is a bottom view. The thickness of the strip is 0.02 m, the width of the upper part is 0.06 m, the bottom is 0.05 m.

Наружный диаметр дисков 18 равен 0,55 м, внутренний - 0,2 м, толщина дисков 0,01 м. Наружный диаметр дисков 19 равен 0,63 м, внутренний диаметр 0,28 м, толщина дисков 0,01 м.The outer diameter of the disks 18 is 0.55 m, the inner one is 0.2 m, the thickness of the disks is 0.01 m. The outer diameter of the disks 19 is 0.63 m, the inner diameter is 0.28 m, the thickness of the disks is 0.01 m.

Диски с полосами соединяются с помощью трех стальных вставок 26, полосы с помощью двух стальных вставок 26 соединяются с каретками 44, Фиг. 4 и Фиг. 8. Диаметр вставки 26 равен 0,02 м, длина - 0,05 м. Вставки 26 шплинтуются.Disks with strips are connected with three steel inserts 26, strips with two steel inserts 26 are connected with carriages 44, FIG. 4 and FIG. 8. The diameter of the insert 26 is 0.02 m, the length is 0.05 m. The insert 26 is split.

Нижние диски 18 и диски 19 приварены к барабанам 16 и 17, а верхние напрессованы на барабаны 16, 17, Фиг. 5. Диски 18, 19 и металлические полосы 22, 23 изготовлены из магниевых сплавов.The lower disks 18 and disks 19 are welded to the drums 16 and 17, and the upper ones are pressed onto the drums 16, 17, FIG. 5. Disks 18, 19 and metal strips 22, 23 are made of magnesium alloys.

На барабан 16 напрессовано стальное зубчатое колесо 27, делительный диаметр 0,24 м, внутренний диаметр 0,2 м, высота 0,04 м. Модуль m4, количество зубьев 60.A steel gear wheel 27 is pressed onto the drum 16, the dividing diameter is 0.24 m, the inner diameter is 0.2 m, the height is 0.04 m. The module is m4, the number of teeth is 60.

На барабане 16 зубчатое колесо фиксируется с помощью двух шпонок, не показано, крепится между двух колец 21, которые присоединяются к трубе 14 с помощью болтов М8.On the drum 16, the gear is fixed using two keys, not shown, is fastened between two rings 21, which are attached to the pipe 14 using bolts M8.

На барабан 17 напрессовано стальное зубчатое колесо 28, делительный диаметр 0,32 м, внутренний диаметр 0,28 м, высота 0,04 м. Модуль m4, количество зубьев 80.A steel gear wheel 28 is pressed onto the drum 17, dividing diameter 0.32 m, inner diameter 0.28 m, height 0.04 m. Module m4, number of teeth 80.

На барабане 17 зубчатое колесо 28 фиксируется с помощью двух шпонок, не показано, крепится между двух колец 29, которые присоединяются к барабану 17 с помощью болтов М8, Фиг. 5.On the drum 17, the gear 28 is fixed with two keys, not shown, is fastened between two rings 29, which are attached to the drum 17 with the help of bolts M8, FIG. 5.

Вращающий момент с редуктора левого двигателя, как показано на Фиг. 6, передается на ведущую коническую шестерню 30 главного редуктора 11.Torque from the gearbox of the left engine, as shown in FIG. 6 is transmitted to the bevel pinion gear 30 of the main gearbox 11.

С конической шестерни 30 вращающий момент передается коническому зубчатому колесу 31. Отношение делительных диаметров 1/5.From the bevel gear 30, the torque is transmitted to the bevel gear 31. The ratio of the pitch diameters is 1/5.

Зубчатое колесо 31 посажено на стальной вал 32 на шпонку. Диаметр вала 32 равен 0,03 м, длина 0,28 м. Вал 32 вращается с помощью двух подшипников, находящихся на его концах и закрепленных в стенке редуктора 11.The gear wheel 31 is mounted on a steel shaft 32 on a key. The diameter of the shaft 32 is 0.03 m, the length is 0.28 m. The shaft 32 is rotated using two bearings located at its ends and mounted in the wall of the gearbox 11.

На валу 32 на шпонке посажена ведущая стальная шестерня 33, которая находится в зацеплении с зубчатым колесом 28. Делительный диаметр шестерни 33 равен 0,08 м, внутренний 0,03 м, высота 0,04 м. Количество зубьев - 20.A leading steel gear 33, which is engaged with gear 28, is mounted on the shaft 32 at the key. The pitch diameter of gear 33 is 0.08 m, internal 0.03 m, height 0.04 m. Number of teeth - 20.

Промежуточная шестерня 34 напрессована на шпонке на вал 32. Делительный диаметр 0,06 м, внутренний 0,03 м, высота 0,04 м. Количество зубьев - 15.The intermediate gear 34 is pressed on the key on the shaft 32. The dividing diameter is 0.06 m, internal 0.03 m, height 0.04 m. The number of teeth is 15.

Промежуточный вал 36 вращается с помощью двух подшипников, посаженных на концах вала и закрепленных в стенке редуктора 11.The intermediate shaft 36 is rotated using two bearings mounted on the ends of the shaft and mounted in the wall of the gearbox 11.

На этом же валу 36 посажена на шпонке ведущая стальная шестерня 37, сцепленная с зубчатым колесом 27. Делительный диаметр шестерни 37 равен 0,06 м, внутренний 0,03 м, высота 0,04 м. Количество зубьев - 15.On the same shaft 36, a leading steel gear 37 is mounted on a key, coupled to gear 27. The pitch diameter of gear 37 is 0.06 m, internal 0.03 m, height 0.04 m. Number of teeth - 15.

Передача вращающего момента с правого двигателя подобна передаче вращающего момента с левой стороны.Torque transmission from the right engine is similar to torque transmission from the left side.

Для движения колес кареток с лопатками 25 к фермам присоединены кольца 38 и 39 из двутавра, Фиг. 2, Фиг. 3, Фиг. 4.To move the wheels of the carriages with vanes 25, rings 38 and 39 of the I-beam are attached to the trusses, FIG. 2, FIG. 3, FIG. four.

На Фиг. 4 показан вид снизу.In FIG. 4 is a bottom view.

Двутавры 38 и 39, номер 16, крепятся к фермам с помощью дополнительных труб 57 и кронштейнов, как показано на выносном элементе, I, Фиг. 3.The I-beams 38 and 39, number 16, are attached to the trusses by means of additional pipes 57 and brackets, as shown on the remote element, I, FIG. 3.

К трубе 57 приварена полоска металла толщиной 0,005 м, шириной, равной ширине двутавра. Двутавр крепится к кронштейну при помощи четырех болтов М8. Это сделано для того, чтобы не было в фермах 1 и двутавровых кольцах 38, 39 дополнительных тепловых напряжений, увеличенные отверстия в кронштейнах будут давать небольшое смещение.A strip of metal with a thickness of 0.005 m and a width equal to the width of an I-beam is welded to pipe 57. The I-beam is attached to the bracket using four M8 bolts. This is done so that there are no additional thermal stresses in the trusses 1 and I-rings 38, 39, the enlarged holes in the brackets will give a slight displacement.

Диаметр двутаврового кольца 38 равен 14,4 м. Диаметр двутаврового кольца 39 равен 12 м. Материал колец магниевые сплавы.The diameter of the I-ring 38 is 14.4 m. The diameter of the I-ring 39 is 12 m. The material of the rings is magnesium alloys.

К кольцу 38 напротив каждой фермы приварен кронштейн 55, к которому приварено легкое кольцо 56 шириной 0,05 м и толщиной 0,01 м для удержания колес 47 каретки 43 лопатки 25 при стоянке аппарата, Фиг. 3.An arm 55 is welded to the ring 38 opposite each truss, to which a light ring 56 is welded 0.05 m wide and 0.01 m thick to hold the wheels 47 of the carriage 43 of the blade 25 when the apparatus is parked, FIG. 3.

К нижней полке двутаврового кольца 39 приварено тонкое кольцо 42, на которое опираются колеса 47 каретки 43 лопатки 24 при стоянке. Кольца 56 и 42 изготовлены из магниевых сплавов.A thin ring 42 is welded to the lower flange of the I-ring 39, on which the wheels 47 of the carriage 43 of the blade 24 are supported when stationary. Rings 56 and 42 are made of magnesium alloys.

Диаметр двутаврового кольца 40 равен 11,8 м, а двутаврового кольца 41 равен 8,8 м. Двутавровые кольца 40 и 41 изготовлены из магниевых сплавов, номер двутавра 14.The diameter of the I-ring 40 is 11.8 m, and the I-ring 41 is 8.8 m. The I-rings 40 and 41 are made of magnesium alloys, the number of the I-beam is 14.

Двутавровые кольца 40 и 41 крепятся к трубам ферм 1 с помощью кронштейнов и четырех болтов М8, как показано на выносном элементе, II, Фиг. 3.I-rings 40 and 41 are attached to the truss pipes 1 by means of brackets and four M8 bolts, as shown on the extension element, II, FIG. 3.

У каждой лопатки имеется две каретки 43 и 44. Каретки изготовлены из магниевых сплавов. Толщина стенки основания каретки 43 равна 0,01 м. На основании каретки 43 приварены ребра жесткости 45, которые поддерживают двойную стенку. В двойной стенке имеется отверстие, в которое вставляется стальная ось 46 колеса 47, Фиг. 7. У каретки 43 имеется два колеса.Each blade has two carriages 43 and 44. The carriages are made of magnesium alloys. The wall thickness of the base of the carriage 43 is 0.01 m. On the base of the carriage 43, stiffeners 45 are welded that support the double wall. There is a hole in the double wall into which the steel axis 46 of the wheel 47 is inserted, FIG. 7. The carriage 43 has two wheels.

Диаметр оси 46 равен 0,03 м, длина 0,085 м. На ось 46 напрессовано два конических подшипника 2007106. На оси 46 подшипники удерживаются круглой гайкой 48 М24. Подшипники закрыты манжетами.The diameter of the axis 46 is 0.03 m, the length is 0.085 m. Two tapered bearings 2007106 are pressed onto the axis 46. On the axis 46, the bearings are held by a 48 M24 round nut. Bearings are closed by cuffs.

Каретка 44, Фиг. 8, изготовлена из магниевого сплава, толщина стенок основания каретки равна 0,02 м. Там где ставятся оси 46 подшипников, используется двойная толщина стенок. У каретки 44 имеется два колеса.Carriage 44, FIG. 8 is made of magnesium alloy, the thickness of the walls of the base of the carriage is 0.02 m. Where the axes of bearings 46 are placed, double wall thickness is used. Carriage 44 has two wheels.

Длина кареток 43 и 44 равна 1 метр, ширина 0,26 м.The length of the carriages 43 and 44 is 1 meter, the width is 0.26 m.

Колеса 47 кареток изготовлены из магниевых сплавов. Диаметр колеса 0,3 м.The wheels of 47 carriages are made of magnesium alloys. Wheel diameter 0.3 m.

Ширина обода колеса 47 равна 0,04 м, толщина обода 0,02 м. У колеса 8 спиц.The width of the rim of the wheel 47 is 0.04 m, the thickness of the rim of 0.02 m. The wheel has 8 spokes.

Ширина спицы 0,02 м, толщина 0,02 м? Фиг. 7.The width of the spokes is 0.02 m, the thickness is 0.02 m? FIG. 7.

На ободе имеется резиновое кольцо 49, армированное стальными нитями. Оно сделано для того, чтобы устранить шум при движении. Толщина кольца 49 равна 0,01 м, ширина 0,03 м. В ободе сделано специальное углубление под резиновое кольцо.On the rim there is a rubber ring 49 reinforced with steel threads. It is made in order to eliminate noise when driving. The thickness of the ring 49 is 0.01 m, the width is 0.03 m. A special recess is made in the rim under the rubber ring.

Диаметр ступицы колеса 47 равен 0,12 м, ширина 0,04 м, внутренний диаметр равен 0,055 м.The diameter of the wheel hub 47 is 0.12 m, the width is 0.04 m, the inner diameter is 0.055 m.

Лопатками 24 и 25 являются концы лопастей от вертолета Ми-6 шириной 1 м. Длина лопатки 25 равна 1 м, а длина лопатки 24 равна 1,5 м. Расположены лопасти относительно кареток так, как показано на Фиг. 8. Угол атаки примерно равен 12-14 градусов.The blades 24 and 25 are the ends of the blades from a Mi-6 helicopter 1 m wide. The length of the blade 25 is 1 m and the length of the blade 24 is 1.5 m. The blades are located relative to the carriages as shown in FIG. 8. The angle of attack is approximately 12-14 degrees.

В трубу 14 вставлена дополнительная труба 50. Диаметр 0,06 м, внутренний 0,03 м, высотой 1 м. Труба 50 приварена к несущей трубе 14.An additional pipe 50 is inserted into the pipe 14. The diameter is 0.06 m, internal 0.03 m, 1 m high. The pipe 50 is welded to the supporting pipe 14.

Для придания большей жесткости фермам 1, к каждой ферме 1 и трубе 50 приварены раскосы 51, Фиг. 1. Наружный диаметр трубы 51 равен 0,04 м, внутренний - 0,02 м, длина 2,5 м.To give greater rigidity to the trusses 1, braces 51 are welded to each truss 1 and pipe 50, FIG. 1. The outer diameter of the pipe 51 is 0.04 m, the inner one is 0.02 m, and the length is 2.5 m.

Каретки 44 лопаток 25 связаны трубами 52, Фиг. 2. Каретки 44 лопаток 24 связаны трубами 53. Диаметр труб 52 равен 0,03 м, внутренний 0,01 м.The carriages 44 of the blades 25 are connected by pipes 52, FIG. 2. The carriages 44 of the blades 24 are connected by pipes 53. The diameter of the pipes 52 is 0.03 m, the inner 0.01 m.

Это сделано для того, чтобы внешние лопатки 25 находились на определенном расстоянии друг от другаThis is done so that the outer vanes 25 are at a certain distance from each other

Фермы 1 в верхней части перед лопатками 24 для придания большей жесткости конструкции связаны трубами 54, Фиг. 2, Фиг. 4. На Фиг. 4 - вид снизу. Наружный диаметр 0,03 м, внутренний 0,01 м. Трубы 54 из магниевых сплавов и приварены к фермам 1.The trusses 1 in the upper part in front of the blades 24 are connected by pipes 54 to give greater structural rigidity, FIG. 2, FIG. 4. In FIG. 4 is a bottom view. Outer diameter 0.03 m, inner 0.01 m. Pipes 54 made of magnesium alloys and welded to trusses 1.

Кабина 2 длиной 4 м, шириной 2 м, высотой 2,5 м крепится к балке 4 с помощью кронштейнов и втулок, не показано. Такое соединение позволяет конструкции из ферм 1 вместе с двигателями 3 изменять угол наклона относительно кабины. Угол наклона изменяется от ноля до десяти градусов. Масса аппарата с грузом 400000 Н, масса переносимого груза 200000Н. Определим необходимую подъемную силу, Фиг. 2. У «летательного аппарата вертикального взлета» имеются внешние лопатки 25 в количестве 12 шт., вращаются по часовой стрелке, а внутренние лопатки 24, в количестве 12 шт., вращаются против часовой стрелки, если смотреть сверху летательного аппарата.Cabin 2, 4 m long, 2 m wide, 2.5 m high, is attached to beam 4 using brackets and bushings, not shown. This connection allows the structure of the trusses 1 together with the engines 3 to change the angle of inclination relative to the cab. The angle of inclination varies from zero to ten degrees. The mass of the device with a load of 400,000 N, the mass of the carried load of 200,000N. We determine the necessary lifting force, FIG. 2. The “vertical take-off aircraft” has external blades 25 in the amount of 12 pcs., Rotate clockwise, and the internal blades 24, in the amount of 12 pcs., Rotate counterclockwise when viewed from above the aircraft.

Это сделано для того, чтобы скомпенсировать момент вращения внешних лопаток 25 моментом вращающихся внутренних лопаток 24.This is done in order to compensate for the moment of rotation of the outer blades 25 by the moment of the rotating inner blades 24.

Частота вращения лопаток n=4,5 об/сThe frequency of rotation of the blades n = 4,5 r / s

Угловая скорость ω=2π·n=6,28·4,5=28,26Angular velocity ω = 2πn = 6.28.4.5 = 28.26

Средняя линейная скорость лопаток 25The average linear speed of the blades 25

υ=ω·R_ср=28,26·6,5=183,7 м/сυ = ω · R _cf = 28.26 · 6.5 = 183.7 m / s

Подъемная сила одной лопатки равнаThe lifting force of one blade is

F=C_y·ρ·υ²·S/2=1·1,225·33745,7·1/2=20669 НF = C _y · ρ · υ ² · S / 2 = 1 · 1.225 · 33745.7 · 1/2 = 20669 N

Где: C_y - коэффициент подъемной силы, p - плотность воздуха, v - средняя линейная скорость лопатки, S - площадь поверхности лопатки.Where: C _y - lift coefficient, p - air density, v - average linear speed of the blade, S - surface area of the blade.

Подъемная сила, создаваемая лопатками 25 в количестве 12 шт., равна:The lifting force created by the blades 25 in the amount of 12 pcs. Is equal to:

F=248028H.F = 248028H.

Средняя линейная скорость лопаток 24 равна:The average linear speed of the blades 24 is equal to:

υ=ω·R_ср=28,26·5,2=146,9 м/с.υ = ω · R _sr = 28.26 · 5.2 = 146.9 m / s.

Подъемная сила одной лопатки 24 равна:The lifting force of one blade 24 is equal to:

F=C_y·ρ·υ²·S/2=1·1,225·21594,9·1,5/2=19840 НF = C _y · ρ · υ ² · S / 2 = 1 · 1.225 · 21594.9 · 1.5 / 2 = 19840 N

Подъемная сила, создаваемая лопатками 24 в количестве 12 шт., равна:The lifting force created by the blades 24 in the amount of 12 pcs. Is equal to:

F=238080 Н.F = 238080 N.

Подъемная сила, создаваемая всеми лопатками F=486108Н. Как мы видим, подъемной силы достаточно для подъема аппарата. Подъемная сила лопаток через колеса кареток передается двутавровым кольцам, а через кольца - фермам, фермы с помощью центральной трубы поднимают аппарат в воздух.The lifting force created by all blades F = 486108N. As we can see, the lifting force is enough to lift the device. The lifting force of the blades through the wheels of the carriages is transmitted to the I-rings, and through the rings to the trusses, the trusses with the help of a central pipe lift the apparatus into the air.

Движение вперед происходит при наклоне конструкции ферм к кабине и с помощью турбовинтовых двигателей.The forward movement occurs when the truss structure is tilted to the cab and with the help of turboprop engines.

Рассмотрим, почему у этой конструкции не надо менять угол атаки лопаток при движении аппарата вперед, например аппарат движется со скоростью 200 км/час, т.е. со скоростью 55,5 м/с.Consider why this design does not need to change the angle of attack of the blades when the apparatus moves forward, for example, the apparatus moves at a speed of 200 km / h, i.e. at a speed of 55.5 m / s.

На участке 90 градусов конструкции, Фиг. 2, линейная скорость лопатки 25 равна 183,7 м/с.At a 90 degree site, FIG. 2, the linear speed of the blade 25 is 183.7 m / s.

При движении аппарата вперед скорости суммируются, поэтому скорость лопатки 25 будет 239,2 м/с.When the apparatus moves forward, the speeds are summed, so the speed of the blade 25 will be 239.2 m / s.

Найдем подъемную силу лопаткиFind the lifting force of the scapula

F=C_y·ρ·υ²·S/2=1·1,225·57217·1/2=35045 НF = C _y · ρ · υ ² · S / 2 = 1 · 1.225 · 57217 · 1/2 = 35045 N

Линейная скорость лопатки 24 направлена против скорости движения аппарата, поэтому скорость лопатки 24 относительно воздуха будет равна разности скоростей лопатки и аппарата.The linear speed of the blades 24 is directed against the speed of the apparatus, so the speed of the blades 24 relative to air will be equal to the difference between the speeds of the blades and the apparatus.

Скорость лопатки 24 будет равна 146,9-55,5=91,4 м/сThe speed of the blade 24 will be equal to 146.9-55.5 = 91.4 m / s

Подъемная сила лопатки 24 равнаThe lifting force of the blade 24 is equal to

F=C_y·ρ·υ²·S/2=1·1,225·8363·1,5/2=7683,5 НF = C _y · ρ · υ ² · S / 2 = 1 · 1.225 · 8363 · 1.5 / 2 = 7683.5 N

Сумма подъемных сил двух лопаток равна F=42728,5 Н.The sum of the lifting forces of the two blades is F = 42728.5 N.

На участке 270 градусов конструкции, Фиг. 2, скорость лопатки 25 направлена против скорости аппарата, поэтому скорость относительно воздуха будет равна 183,7-55,5=128,2 м/с.At a section of 270 degrees of the structure, FIG. 2, the speed of the blade 25 is directed against the speed of the apparatus, so the speed relative to air will be equal to 183.7-55.5 = 128.2 m / s.

Подъемная сила лопатки 25 равнаThe lifting force of the blade 25 is equal to

F=C_y·ρ·υ²·S/2=1·1,225·16435·1/2=10066 НF = C _y · ρ · υ ² · S / 2 = 1 · 1.225 · 16435 · 1/2 = 10066 N

Скорость лопатки 24 направлена навстречу потоку воздуха, поэтому скорость лопатки 24 будет 146,9+55,5=202,4 м/с.The speed of the blade 24 is directed towards the air flow, so the speed of the blade 24 will be 146.9 + 55.5 = 202.4 m / s.

F=C_y·ρ·υ²·S/2=1·1,225·40986·1,5/2=37656 НF = C _y · ρ · υ ² · S / 2 = 1 · 1.225 · 40986 · 1.5 / 2 = 37656 N

Сумма подъемных сил двух лопаток равна F=47722 Н.The sum of the lifting forces of the two blades is F = 47722 N.

Как мы видим, при движении аппарата вперед, происходит незначительный перекос в подъемных силах с разных сторон конструкции, что не повлияет на устойчивость аппарата.As we see, when the apparatus moves forward, there is a slight bias in the lifting forces from different sides of the structure, which will not affect the stability of the apparatus.

В конструкции аппарата применяются магниевые сплавы.The design of the apparatus uses magnesium alloys.

Масса 12 ферм - 633 кг.The mass of 12 farms is 633 kg.

Масса кольца 38 двутавра - 183 кг.The mass of the ring 38 I-beam - 183 kg.

Масса кольца 39 двутавра - 152 кг.The mass of the ring 39 I-beam - 152 kg.

Масса кольца 40 двутавра - 129 кг.The mass of the ring of 40 I-beams is 129 kg.

Масса кольца 41 двутавра - 96 кг.The mass of the ring 41 I-beams is 96 kg.

Масса 12 лопаток 25 с каретками - 360 кг.The mass of 12 blades 25 with carriages is 360 kg.

Масса 12 лопаток 24 с каретками - 420 кг.The mass of 12 blades 24 with carriages is 420 kg.

Масса несущей трубы 14 - 38 кг.The weight of the supporting pipe is 14 - 38 kg.

Масса металлических полос 22 и 23 - 150 кг.The mass of metal strips 22 and 23 is 150 kg.

Итого - 2161 кг.Total - 2161 kg.

Учитывая еще мелкие детали и более тонкие трубы, масса конструкции примерно будет 2500-2600 кг.Considering even smaller parts and thinner pipes, the mass of the structure will be approximately 2500-2600 kg.

У вертолета устранена вибрация, повышена надежность конструкции.The helicopter eliminated vibration, increased design reliability.

При увеличении конструкции ферм можно увеличить подъемную массу аппарата до 100 тонн, а вес переносимого груза до 50 тонн. With an increase in the truss structure, it is possible to increase the lifting weight of the apparatus up to 100 tons, and the weight of the carried load up to 50 tons.

Claims

A vertical take-off aircraft consisting of a fuselage, a power plant, a lifting mechanism, two turboprop engines, a tail fan with a variable position of the blades, landing gear, suspension, for transporting cargo, characterized in that the lifting mechanism consists of a structure made of trusses to which four I-rings of various diameters are attached, which serve as a support for the wheels of the carriages; the carriages support the outer vanes and the inner vanes on which they are fixed, the outer vanes are connected to the drum of a larger diameter by metal strips, the inner vanes are connected to the drum of a smaller diameter by metal strips; the drums have a common center of rotation, the moment of rotation is transmitted to the drums through the gearbox from the engines, external vanes and internal vanes are located closer to the center of rotation than the external ones; outer blades have the ability to rotate towards the inner blades.